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プロセスとは、情報処理においてプログラムの動作中のインスタンスを意味し、全ての変数やその他の状態を含む。マルチタスクオペレーティングシステムでは多くのプロセスを並列実行するためにプロセス間でコンテキストスイッチを行うことがある。スレッドとは異なり、OSから記憶領域やディスク資源を割り当てられて、処理を実行する。

組み込みシステムのオペレーティングシステムでは、プロセスをタスクと呼ぶことが多い。「プロセス」(あるいはタスク)という用語は「時間を占める何か」であり、対照的に「メモリ」は「空間を占める何か」である。タスクという語は、タスク=スレッドの意味で使われることもあり、プロセスという語より適用範囲が広い。また、ジョブがユーザーから見た処理の単位であるのに対し、「プロセス」は、コンピュータ側から見た処理の単位。

ひとつのCPUスレッドにおいてはある一時点にひとつのプロセスしか実行できない。Athlon 64 X2のようなデュアルコアのプロセッサでは、2つのプロセスを一度に実行することができる。インテルのPentium 4での同時マルチスレッディングはそれとは異なる設計である。マルチスレッドでないプロセスに関して言えば、メモリレイテンシを隠蔽することによってコンテキストスイッチを高速化する効果が期待できる。

主プログラムを1つのプロセスとし、それ以外を並列に動作するプロセス群として独立させ、非同期に動作するサブルーチンとして実装することもある。プロセスはリソースを所有しており、メモリ上のプログラムの「イメージ」はそのようなリソースの1つと言える。マルチプロセッシングシステムでは多くのプロセスが同じリエントラントなプログラムのメモリ上のコピーを共有しているが、プログラムの「イメージ」は個々のプロセスが所有していると言える(多重仮想記憶)。

以上の説明はオペレーティングシステムに管理されるプロセスにも、プロセス代数で定義されるプロセスにも当てはまる。

◆ プロセスの構成

オペレーティングシステムはプロセス同士を分離させておいて必要なリソースを割り当て、プロセス間で互いに干渉しあってシステム障害を発生(例えば、デッドロックやスラッシング)したりしないようにする。オペレーティングシステムはプロセス間通信の機構も用意してプロセスが安全に通信し合えるようにしている。

一般に、プロセスは以下のようなリソースから構成される(あるいは所有している):

・ プログラムに対応する実行命令コードの「イメージ」

・ メモリ(通常、仮想メモリの領域と実メモリの領域)には実行コードとプロセス固有データを格納している。

・ プロセスに割り当てられたリソースの記述子。例えば、ファイル記述子(UNIX系)やファイルハンドル(Windows)。

・ セキュリティ属性。プロセスの所有者やプロセスに関わるパーミッションなど。

・ プロセッサ状態(コンテキスト)。レジスタの内容、物理メモリのアドレシングなど。「状態」はプロセス実行中はレジスタに存在し、そうでないときはメモリに存在する。

これらリソースの一部、少なくともプロセッサの状態情報は、プロセスというよりもスレッドに対応している。

プロセスが中断された状態ならば、ディスクにスワップアウトすることができるが、仮想記憶システムではこれは透過的であって、あるメモリブロックの内容がディスク上にあってメモリ上にないという状態は正常な状態である。動作中プロセスの「未使用」部分もディスクにスワップアウト(ページアウト)することができる。実行中プログラムやそのデータのいかなる部分も、対応するプロセスを実行するにあたって物理メモリ上に存在する必要はない。しかし、プロセスがディスク上のコードやデータを必要としたとき(対応する仮想アドレスにアクセスしようとしたとき)、実行が中断されてページングとして知られている方法でその内容が物理メモリに移動される。

◆ プロセスの分類

プロセスは、その役割で分類すると、OSの機能を実現するシステムプロセスと、ユーザー権限で実行されるユーザープロセスがある。

プロセスは、そのプログラム部分の性質で分類すると、以下のようになる。

; 再配置可能(リロケータブル)

: プロセスを補助記憶装置から主記憶装置に読み込む際、主記憶のどの位置に読み込んでも実行が可能なプログラム。アドレス指定が、プロセスの先頭アドレスからの相対位置で表現されていればよい。リロケータブルコードのうち、特にポジションインディペンデント(位置非依存)コードと呼ばれるものは、リンカやローダの機能に依らずとも自由な位置での実行が可能なコードであり、単にリロケータブルであるものとは区別される。

; 再使用可能(リユーザブル)

: 主記憶に読み込まれて実行を終えたプログラムが、再度の主記憶への読み込みを行うことなく再実行できることをいう。これには、実行し終えたプログラムをプログラム自身が書き換えない。実行後にプログラム内部変数に影響が残ってしまわないことなどが必要である。

; 再帰可能(リカーシブル)

: 自分自身を呼び出すこと(再帰)が可能なもの。

; 再入可能(リエントラント)

: プログラムの実行中、別のプロセスが同じプログラムを同時に実行できるもの。プログラム(コード)部分とデータ部分が別の記憶領域に分かれていて、コード部分だけ共有できればよい。同時実行したいプロセスは、データ部分だけ独自に新しく用意する。リエントラントなコードは、当然にリカーシブル、リユーザブルである。

◆ 歴史

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